Грузонесущий кабель

 

Союз Советскмх

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (1 936042

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{Sl) Дополнительное к авт. свнд-ву{22) Заявлено 22. 11. 79 {21) 2837252/24-07 с присоединением заявки М—

{23) Приоритет (5l)M. Кл.

Н 01 В 7(18

Государствеииый комитет во делам изабретеиий и открытий

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень М 22 (53) УД6(621 ° 315 ° (088.8) Дата опубликования описания 1 . 06 . 82 (72) Авторы изобретения

С.С. Носаль и А.П. Ветров

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (7I) Заявитель (54) ГРУЗОНЕСУЩИЙ КАБЕЛЬ

",+ ), Siin d 1,5Ь - 1з - 1+2 с1

Изобретение относится к кабельной технике, а более конкретно к кон-. струкции грузонесущих кабелей.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является грузонесущий кабель, состоящий из изолированных электрических жил, заключенных в защитную спираль и грузонесущую броню (11.

Недостатком этого кабеля является то, что при растяжении и изгибе

его на витки спирали передается радиальная нагрузка от грузонесущей брони. При определенной нагрузке витки теряют устойчивость в форме смещения и западания в направлении оси кабеля, либо в форме пространственного искривления оси вйтка. При этом механическая нагрузка передается на электрические жилы и они разрушаются преждевременно.

Кроме того, при применении витков спирали из .проволоки круглого поперечного сечения нерационально используется материал сечения, что приводит к увеличению веса кабеля.

Например, при изгибе витков минимальные напряжения возникают s центре тяжести сечения, где максимальный размер его.

Цель изобретения - увеличение ресурса грузонесущего кабеля и уменьшение веса его.

Указанная цель достигается тем, что каждый виток спирали имеет сечение, ограниченное замкнутой кривой, по крайней мере, часть точек которой удалена на разное расстояние от любой точки сечения, а угол свивки витков определяется иэ соотношения

4СОб cL+ 1+4 006 cL4 1 81il aL 4

3 936042 где сь — угол свивки спирали, отсчитываемый от продольной оси кабеля, 6-"4 (3» 14»ов)в»п d);

d= 4+сов d»VS(S»scan aL-сов В)»В в о, 31 ? g где 31 и 3 <- моменты инерции поперечного сечения витка относительно осей, соответственно перпендикулярной и параллельной продольной оси кабеля

1) =—

1 к где J1 —,момент инерции поперечного сечения витка относительно

10 оси, перпендикулярной продольной оси кабеля, 3 К - момент инерции попере чного сечения витка при кручении.

При расчете на устойчивость витка при пространственном искривлении его оси коэффициент устойчивости равен

31

43= в к где Зк - момент инерции. поперечного сечения витка при кручении.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что существует оптимальный угол подъема витков спирали, при котором обеспечивается устойчивая работа витков одновременно в осевом и радиальном направлениях. Данный угол получается путем расчета на устойчив4 сть элемента винтового стержня фасонно-профильного поперечного сеЧения под действием радиальной равномерно распределенной, нагрузки, направленной перпендикулярно образующей цилиндра, на котором навит данный элемент стержня. В основу расчетов положены дифференциальные уравнения равновесия Кирхгофа и уравнения деформаций Клебша для стержня с винтовой осью.

В результате совместного решения системы указанных уравнений получены значения коэффициентов устойчивости витков спирали при западании в осевом направлении,,„ с „„4„4вЬ- a-isa в, 20 где

> Мр1п (Анализ зависимостей (1) и ) 2) показывает, что при 11 Пп витки

30 спирали работают устойчиво от западания в осевом направлении и от пространственного искривления их осей. Таким образом, приравняв выражения (1) и (2),можно определить критический угол Д, свивки спирали для данного вида сечения витка и ь соотношения размеров. С помощью этого угла можно определить критическое значение растягивающей кабель нагрузки.

Применение спирали из проволоки предлагаемого поперечного сечения позволяет уменьшить вес кабеля, так как в этом случае более рационально распределяется материал по сечению, т.е. уменьшается его количество, (") в местах, где он меньше нагружен, и увеличивается, где больше. Свивка спирали с оптимальным углом подьема витков обеспечивает устойчивую их работу., что приводит к увеличе.нию ресурса кабеля. I1 P 1 где (,1

r .EQ

На чертеже изображен грузонесущий кабель, общий вид.

55 Изолированные электрические жилы заключены 8 защитную спираль 2 из проволоки фасонно-профильíîro поперечного сечения, например Z-образос 4сов»tsinad(4»овсов d»lasin d)

1„ -1 коэффициент устойчивости, средний радиус спирали, изгибная жесткость сечения витков спирали при изгибе . относительно оси, перпендикулярной продольной оси кабеля, критическое значение радиальной равномерной нагрузки на виток, .

Д. - угол свивки спирали, от1 считываемой от продольной оси кабеля, 6=4 (3 (1+4 )Ваап d, Ъ» 4»cas d»44(S»scan с(-cas»»)»

5 936042 . 6 ного. На спнрапь 2 аванта поовопоч- J ggyyig(qty ОО ь 5/g g)q ная броня 3. 3 " Я.

Vga 4 Яп

Грузонесущий кабель работает следующим образом. 4 5%" О - йа б где е — угол свивки спирали, отсчитываемый от продольной оси кабеля,, . d*9<(5i(4 4<)Sn d)

b-4ьеоьа% ЬьЪ009Ъ- ФВМ формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 4225/57

Тираж 761 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ори растяжении кабеля на витки спирали передаетСя радиальная нагрузка от брони..Витки спирали свиты с углом подъема, который обе- 1в спечивает устойчивую работу, поэтому вся радиальная нагрузка воспринимается спиралью и не передается на электрические жилы, увеличивая тем самым ресурс кабеля. 35

Грузонесущий кабель, состоящий . рв из изолированных электрических жия, заключенных в защитную спираль и грузонесущую броню, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения веса и увеличения ресурса 25 кабеля, каждый виток спирали имеет сечение, ограниченное замкнутой кривой, по крайней мере, часть точек которой удалена на разное расстояние от любой точки сечения, 30 а угол свивки витков определяется из соотношения "Р " ф

Э„

Va=- —

3 ) где 3„и З - моменты инерции поперечного сечения витка относительно осей, соответствен" но перпендикулярной и параллельной продольной оси кабеля

31

Ь-3

3 - момент инерции поперечнок го сечения витка при кручении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент CQA Я 3560631, кл. 174-113, 1971.